[发明专利]泡生法制备蓝宝石晶体的生长方法

权利要求书

1.一种泡生法制备蓝宝石晶体的生长方法，包括以下工艺步骤：

将高纯氧化铝原料装入单晶炉的坩埚内，籽晶夹装于籽晶杆下端；

启动加热模块将所述高纯氧化铝原料融化形成熔体，所述籽晶与此熔体表面接触形成一固液界面；

等径生长阶段中微调所述加热模块将熔体沿重力场方向逐步结晶于籽晶下表面，从而形成蓝宝石晶体；

其特征在于：所述微调所述加热模块为缓慢地降低加热功率，其通过以下方法控制实现：

a、在所述籽晶杆上安装一用于实时测量所述蓝宝石晶体重量的称重传感器，此称重传感器输出用于实时标识当前蓝宝石晶体重量的电压信号u（t）；

b、根据所述电压信号u（t）时间变化率实时获得当前的蓝宝石晶体重量时间变化率，利用梯度搜索技术将此蓝宝石晶体重量时间变化率经误差反向传播神经网络处理，以期使网络的实际加热电压输出值与期望输出值的误差均方值为最小，从而得到恰当的加热模块输出电压的时间变化率。

2.根据权利要求1所述的生长方法，其特征在于：所述恰当的加热模块输出电压的时间变化率位于设定的阈值上限和阈值下限之间，所述阈值上限对应所述固液界面附近1cm前沿熔体内温度梯度为7℃／cm，方向由熔体指向晶体，对应所述固液界面晶体一侧1cm内温度梯度为7℃／cm，方向由熔体指向晶体；所述阈值下限对应所述固液界面附近1cm前沿熔体内温度梯度为4℃／cm，方向由熔体指向晶体，对应所述固液界面晶体一侧1cm内温度梯度为4℃／cm，方向由熔体指向晶体；

当加热模块输出电压的时间变化率大于阈值上限时，则温控模块通过所述加热模块减少功率下降速率，保证新进入生长界面的原子或分子具有一定的迁移能力以形成单晶模式生长；当加热模块输出电压的时间变化率小于阈值下限时，则温控模块通过所述加热模块增加功率下降速率，保证晶体生长所需的热场分布；当加热模块输出电压的时间变化率位于阈值上限和阈值下限之间时，记录当前加热模块的加热电压                                                和变化率，作为误差反向传播神经网络中间数据。

3.根据权利要求1所述的生长方法，其特征在于：所述启动加热模块将所述高纯氧化铝原料融化形成熔体分为以下阶段：

a、从室温以第一升温速率升温至第一目标温度，且该第一目标温度低于高纯氧化铝原料的熔点；

b、在第一目标温度保温持续一段时间；

c、从第一目标温度以第二升温速率升温至第二目标温度，此第二目标温度略高于高纯氧化铝原料的熔点，此第二升温速率小于所述第一升温速率；

d、监控所述第二升温速率，如果此第二升温速率接近零，则维持当前温度。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的生长方法，其特征在于：所述电压信号u（t）变化率为5分钟间隔内电压变化量。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的生长方法，其特征在于：所述晶体结晶前沿的推进速率处于1.5~2.5mm／h。